Universidad, Ciencia y Tecnología

Numerical simulation of the air flow with shock wave in a transonic diffuser

En el presente trabajo, se realizan dos simulaciones 2D del flujo de aire en un difusor transónico: la primera con relación de presión Psal /Pent =0.82 para una onda de choque débil, y la segunda con relación de presión P sal /P ent =0.72 para una onda de choque fuerte. El dominio del difusor transónico fue considerado con paredes adiabáticas, mallado con 17900 celdas cuadriláteras, y simulado con el código ANSYS-Fluent que aplica el método de volumen finito. Las ecuaciones fundamentales aplicadas en el código son: la ecuación de la conservación de la masa, de cantidad de movimiento, de la energía, y la ecuación de estado. Se consideró el análisis basado en densidad para un fluido compresible. Se empleó el modelo de turbulencia de Menter, y para la viscosidad la ecuación de Sutherland. De los resultados obtenidos, para el primer caso: la mayoría de las trayectorias de las curvas numéricas de presión y de velocidad quedan superpuestas con los datos experimentales de presión y de velocidad de los trabajos de Bogar y Salmon, excepto ciertos tramos cortos de las curvas numéricas están separadas de los datos experimentales. Para el segundo caso: las trayectorias de las curvas numéricas de velocidad, número de Mach, presión, temperatura y densidad, a lo largo del difusor en dirección del eje x , muestran sus valores máximos y mínimos; y se observa en el perfil de temperatura cómo desciende la temperatura del fluido hasta un valor mínimo, y cómo se incrementa durante la onda de choque. Se concluye que el modelo de turbulencia de Menter presenta resultados satisfactorios. Donde se produce la onda de choque débil y choque fuerte, existen algunos puntos de referencia donde la velocidad máxima del flujo es supersónica. Para una región del fluido que está ligeramente alejado de la pared del difusor, su temperatura estática durante la onda de choque débil y choque fuerte es menor de 273.15 K (0.0 ° C ).

In the present paper, two 2D simulations of the air flow are made in a transonic diffuser: the first with pressure ratio P sal /P ent =0.82 for a weak shock wave, and the second with pressure ratio P sal ⁄P ent =0.72 for a strong shock wave. The domain of the transonic diffuser was considered with adiabatic walls, meshed with 17900 quadrilateral cells, and simulated with the ANSYS-Fluent code that applies the finite volume method. The fundamental equations applied in the code are: the equation of conservation of mass, amount of movement, energy, and the equation of state. The density-based analysis for a compressible fluid was considered. The Menter turbulence model was used, and for the viscosity the Sutherland equation. From the results obtained, for the first case: most of the trajectories of the pressure and velocity numerical curves are superimposed with the experimental pressure and velocity data of the Bogar and Salmon works, except certain short sections of the numerical curves are separated from the experimental data. For the second case, the trajectories of the numerical curves of velocity, Mach number, pressure, temperature and density, along the diffuser on the x-axis direction, show their maximum and minimum values; and it is observed in the temperature profile how the fluid temperature drops to a minimum value, and how it increases during the shock wave. It is concluded that the Menter turbulence model presents satisfactory results. Where the weak shock wave and strong shock occur, there are some reference points where the maximum velocity of the flow is supersonic. For a region of the fluid that is slightly away from the diffuser wall, its static temperature during the weak shock wave and strong shock is less than 273.15 K (0.0 ° C).

Optimization of the cane preparation process incorporating a pre-mincer in Valdez sugar company s.a.

El artículo demostrará cómo optimizar el proceso de preparación de caña en Compañía Azucarera Valdez, incorporando una pre-picadora montada en el transportador principal de caña mecanizada y no mecanizada dentro del proceso de preparación, lo que va a incidir en tener una mejor extracción del jugo mediante los procesos de lixiviación y difusión al haber adquirido un moderno difusor. El objetivo será incrementar la densidad del lote de caña y de esta forma aumentar la: extracción de la sacarosa y razón o capacidad de molienda (TCH). Además de incrementar el índice de preparación de caña (OPC) relacionado directamente con la cantidad y calidad de cuchillas y martillos en picadoras y desfibrador. La pre-picadora fue diseñada tomando como referencia información bibliográfica y experiencia de técnicos involucrados en el proceso, quienes indicaron que uno de los factores que interviene directamente en la capacidad de procesamiento de caña en el difusor, es el porcentaje de caña preparada. Optimización que logró eliminar picos de potencia eléctrica generados por la picadora principal tipo Swing Back, mejorando la continuidad en la molienda, disminuyendo los micro tiempos en el conductor horizontal o principal, a más de eliminar totalmente los picos por sobrecargas de corriente eléctrica.

The article will demonstrate how to optimize the process of preparation of Cane Sugar Company Valdez, incorporating a pre-grinder mounted on the main conveyor cane mechanized and non-mechanized within the process of preparation, which will have an impact by having a better juice extraction through the processes of leaching and dissemination when acquiring a modern diffuser. The objective will be to increase the density of the batch of cane and thus increase: extraction of sucrose and reason or milling capacity (TCH). In addition to increasing the rate of cane preparation (OPC) related directly to the amount and quality of knives and hammers on choppers and pulper. The pre-chopper was designed using references like bibliographic information and experience of technicians involved in the process, who indicated that one of the factors directly involved in processing the capacity cane Diffuser, is the percentage of prepared cane. Optimization that managed to eliminate electrical power peaks generated by the main mincer type Swing Back, improving continuity in milling, reducing micro times in the horizontal or principal conductor, more than completely eliminate the peaks overcurrent power.

Modelling, simulation and test bench design applied to integral-cycle controller used on heating system installed in offshore platform

El método de control de ciclos completos o disparo por ráfagas es una estrategia adecuada in aplicaciones de calentamiento, donde la potencia transferida a elementos resistivos es controlada por regulación de ciclos completos ON-OFF de la fuente de suministro. El método es apropiado para cargas de alta inercia tal cual a los calentadores industriales. El calentador de Glicol instalado en la plataforma costa afuera es usado para evaporar el agua contenida en el gas recirculado. El sistema trabaja basado en control de ciclos pero con un patrón de frecuencia variable cuando la señal de referencia es ajustada. Aunque es un diseño con una topología muy simple, desafortunadamente son desconocidos algunos aspectos técnicos: estructura en bloques, diagrama electrónico del circuito, estrategia de control, ecuaciones y una metodología enfocada para desarrollar pruebas en el laboratorio. En este artículo, en primer lugar, es discutida la descripción global de la unidad de control. Segundo, cada etapa es modelada acorde a términos de funcionalidad: circuito de sincronización, el detector de voltaje cero y la unidad de temporizado donde son calculados los intervalos de conexión y desconexión, inherentes al método de control. Tercero, son mostrados los resultados de la simulación tomando en cuenta cada etapa separadamente y evaluando todo el sistema. Cuarto, el comportamiento experimental es examinado usando un prototipo efectivo para evaluar el controlador. Quinto, las simulaciones con PSpice y las pruebas experimentales son discutidas para verificar la vialidad del análisis teórico. Por último, un arreglo con un controlador lógico programable es propuesto como una posible opción para reemplazar la unidad analógica.

Integral-cycle or burst firing method is a strategy suited in heating applications, where power transfer to the resistive elements is controlled by regulation whole cycles ON-OFF of supply voltage. This method is appropriate for high-inertia load such as industrial heaters. Heater-Glycol installed in off-shore platform is used to evaporate the water contained on the recirculated gas. This system works based on integral-cycle principle but to variable frequency pattern when reference signal is adjusted. Although is a design with a very simple topology, unfortunately are unknown some technical aspects: block structure, circuit schematic diagram, control strategy, equations and a methodology focused to develop laboratory tests. In this paper, first, an overall description of control unit is discussed. Second, each stage is modeled according functionality terms: synchronization circuit, voltage zero detector and timing unit where are computed intervals both connection and blocking inherent to the control method. Third, simulation results are showed taking account each stage separately and evaluating whole system. Fourth, experimental behavior is examined using an effective prototype to evaluate it controller. Fifth, PSpice simulations and experimental tests are discussed to verify the viability of theoretical analysis. At last, an array with a programmable logic controller is proposed as a possible option to replace the analog unit.

Control of first order system with evaluation based on events

La teoría de control PID en su vertiente discreta, está basada en una administración periódica de los muestreos, es considerada un área robusta dentro del paradigma del control automático. Sin embargo, la planificación por eventos deriva inevitablemente, en muestreos asíncronos en mayor parte en problemas adicionales que necesitan ser caracterizados y estudiados. En este escenario, aspectos como la sintonía de los controladores y las condiciones para la estabilidad global o la ausencia de ciclos límite siguen siendo temas que todavía están lejos de ser resueltos. En este artículo se presenta un nuevo esquema de muestreo y control con base en eventos para sistemas de primer orden que poseen retardos. El esquema propuesto se basa en el Predictor de Smith para la compensación de los retardos, y en el algoritmo de muestreo SSOD (Symmetric Send On-Delta) para la realizar la generación de los eventos. Basados en este esquema, se desarrolla el análisis de estabilidad con una interpretación intuitiva y eficaz.

The PID control theory in its discrete aspect, is based on a periodic administration of the samples, is considered a robust area within the paradigm of the automatic control. However, event planning inevitably results in asynchronous sampling mostly of additional problems that need to be characterized and studied. In this scenario, aspects such as the tuning of controllers and the conditions for global stability or the absence of limit cycles are still issues that are still far from being solved. This paper presents a new sampling and control scheme based on events for first order systems that have delays. The proposed scheme is based on the Smith Predictor for delay compensation, and on the SSOD (Symmetric Send On-Delta) sampling algorithm for generating the events. Based on this scheme, stability analysis is developed with an intuitive and efficient interpretation.

APORTES DE LOS DOCTORES

20 Años de la Revista Universidad, Ciencia y Tecnología